1、合格性考试讲义 必修三第十章 静电场中的能量第五节 带电粒子在电场中的运动一、带电粒子在电场中的加速1基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远小于静电力，可以忽略2带电粒子加速问题的处理方法：利用动能定理分析初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qUmv2，则v二、带电粒子在电场中的偏转(垂直进入匀强电场)1运动特点(1)垂直电场方向：不受力，做匀速直线运动(2)沿着电场方向：受恒定的电场力，做初速度为零的匀加速直线运动2运动规律(1)初速度方向(2)电场线方向(3)离开电场时的偏转角：tan (4
2、)离开电场时位移与初速度方向的夹角：tan .三、示波器探秘1构造示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图所示2原理(1)扫描电压：XX偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如在Y偏转板上加一个信号电压，在X偏转板上加一扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图象【学考演练】1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)基本带电粒子在电场中不受重力
3、。()(2)带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加。()(3)带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加速度均不变。()(4)带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转，均做匀变速运动。()(5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏转，打在荧光屏的不同位置。()(6)带电粒子在电场中加速时，不满足能量守恒()(7)带电粒子在匀强电场中一定做类平抛运动()(8)带电粒子在匀强电场中偏转时，粒子做匀变速曲线运动()(9)示波器是带电粒子加速和偏转的综合应用()(10)电视机光屏越大，则偏转电压对应也较大()2.如图所示，在匀强电场(电场强度大小为E)中，一带电
4、荷量为q的粒子(不计重力)的初速度v0的方向恰与电场线方向相同，则带电粒子在开始运动后，将()A沿电场线方向做匀加速直线运动B沿电场线方向做变加速直线运动C沿电场线方向做匀减速直线运动D偏离电场线方向做曲线运动解析：选C带电粒子受到与运动方向相反的恒定的电场力作用，产生与运动方向相反的恒定的加速度，因此，带电粒子在开始运动后，将沿电场线做匀减速直线运动，故选项C正确。3电子以初速度v0沿垂直电场强度方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍能使电子穿过该电场。则电子穿越平行板间的电场所需时间()A随电压的增大而减小B随电压的增大而增大C与电压的增大无关D不能判定是否与电压增
5、大有关解析：选C设板长为l，则电子穿越电场的时间t，与两极板间电压无关，C正确。4一个只受电场力的带电微粒进入匀强电场，则该微粒的()A运动速度必然增大B动能一定减小C运动加速度肯定不为零D一定做匀加速直线运动解析：选C带电微粒在电场中只受电场力作用，加速度不为零且恒定，C正确。微粒可能做匀变速直线运动或匀变速曲线运动，D错误。微粒做匀加速直线运动时，速度增大，动能变大；做匀减速直线运动时，速度、动能均减小，A、B均错误。5下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场加速后，粒子速度最大的是()A质子B氘核C氦核 D钠离子解析：选A由动能定理得qUmv2，v ，所以比荷大的速度大，A正确6电子
6、以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍能使电子穿过该电场。则电子穿越平行板间的电场所需时间 ()A随电压的增大而减小B随电压的增大而增大C与电压的增大无关D不能判定是否与电压增大有关解析：选C设板长为l，则电子穿越电场的时间t，与两极板间电压无关，C正确。7.一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场中，电场方向水平向左。不计空气阻力，则小球()A做直线运动B做曲线运动C速率一直减小 D速率先增大后减小解析：选B由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动，所以选项A错误，B正确；在运动的过程中合外力
7、先做负功后做正功，所以选项C、D均错误。8一束正离子以相同的速率从同一位置沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子()A都具有相同的质量 B都具有相同的电荷量C具有相同的比荷 D都是同一元素的同位素解析：选C由偏转距离y()2可知，若运动轨迹相同，则水平位移相同，偏转距离y也应相同，已知E、l、v0是相同的，所以应有相同。9.如图所示，质子(11H)和粒子(24He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(不计粒子重力)，则这两个粒子射出电场时的偏转位移y之比为()A11 B12C21 D14解析：选B由y和Ek0mv02，得y，可知，y与q成正比，B正确。10.
8、如图所示，一带电小球以速度v0水平射入接入电路中的平行板电容器中，并沿直线打在屏上O点，若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后，让带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上，其他条件不变，两次相比较，则再次射入的带电小球()A将仍打在O点B将打在O点的上方C穿过平行板电容器的时间将增加D到达屏上时的动能将增加解析：选D由题意可知，要考虑小球的重力，第一次重力与电场力平衡；第二次U不变，若仅将平行板电容器上极板平行上移一些，则极板间的距离d变大，场强变小，电场力变小，重力与电场力的合力偏向下，带电小球将打在O点的下方。由于水平方向运动性质不变，故时间不变；而由于第二次合力做正功，故小球的动能将增加
9、。综上所述，只有选项D正确。11.如图所示，一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向。两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b，从电容器的P点以相同的水平速度射入两平行板之间。测得a和b与电容器极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为12。若不计重力，则a和b的比荷之比是()A12 B18C21 D41解析：选D两带电粒子都做类平抛运动，水平方向做匀速运动，有xvt，垂直金属板方向做初速度为零的匀加速直线运动，有yat2，粒子在电场中受的力为FEq，根据牛顿第二定律有Fma，联立解得：。因为两粒子在同一电场中运动，E相同，v相同，y相同，所以比荷与水平位移的平方成反比，所以比荷之比为41，故D正确。第 9 页 共 9 页
